Marcos Luppi — Engº Ambiental

Os tipos de meio biológico interferem direta-

mente no projeto, na eficiência e no funciona-

mento dos sistemas de tratamento de efluen-

tes. É no meio biológico que a Matéria Orgâni-

ca será “digerida” e, consequentemente, o e-

fluente será tratado, ficando pronto para ser

destinado. A digestão do lodo pode se dar em

meio aeróbio, onde há presença de ar ou ana-

eróbio, sem a presença de ar. Esta característi-

ca difere completamente os meios entre si, a-

presentando peculiaridades e tornando seus

desempenhos bem diferentes e específicos pa-

ra cada tipo de sistema ou tratamento.

Digestão Anaeróbia

Sistemas Anaeróbios

mo de energia. Um aspecto que deve ser leva-

do em conta ao se projetar um sistema de tra-

tamento anaeróbio é a formação de gases áci-

dos que pode ocorrer. O processo bioquímico

do meio anaeróbio tende a ser insuficiente pa-

ra decompor alguns elementos químicos como

o Enxofre por exemplo, resultando na geração

de Gás Sulfídrico (H2S) que além de tóxico é o

responsável pelo mau cheiro característico

destes sistemas.

Uma das principais características dos sistemas

anaeróbios é a baixa geração de lodo, que in-

clusive ajuda a viabilizar a redução de área de

projetos que empregam este meio. A geração

de lodo pode ser da ordem de 5 a 15% (DQO)

enquanto sistemas aeróbios tendem a gerar de

50 a 60% (DQO). Por não necessitarem de sis-

temas de aeração, os sistemas anaeróbios nor-

malmente apresentam menor custo de im-

plantação e operação, além de menor consu-

Tanque de digestão aeróbia (esquerda) pode ser aberto por não emitir mau cheiro, já o de digestão anaeróbia (direita) normalmente é fechado para evitar a

emissão direta de odores ao ambiente.

1

A Metanogênese

Outro gás resultante do processo anaeróbio é

o Metano (CH4), também conhecido como Bio-

gás, e pode ser aproveitado como combustível.

O Metano é gerado por bactérias presentes no

próprio meio, chamadas de bactérias metano-

gênicas, em um processo denominado meta-

nogênese. Neste processo ácidos voláteis são

formados durante a degradação anaeróbia de

carboidratos, proteínas e gorduras. Este pro-

cesso de biodegradabilidade da matéria orgâ-

nica presente no esgoto, desde as macromolé-

culas orgânicas complexas até o bio-

gás, requer a mediação de vários gru-

pos diferentes de microrganismos. A

Figura 1 mostra uma representação

sugerida por Gujer e Zehnder (1983)

para digestão anaeróbia de proteí-

nas, carboidratos e lipídios (a maior

parte do material orgânico pertence

a esses grupos). Pode-se distinguir quatro par-

tes diferentes no processo global da conver-

são, descritas a seguir:

Hidrólise

Neste processo o material orgânico particula-

do é convertido em compostos dissolvidos de

menor peso molecular. O processo requer a

interferência das chamadas exo-enzimas que

são excretadas pelas bactérias fermentativas.

As proteínas degradam-se através de (poli)

peptidas para formarem aminoácidos; os car-

boidratos transformam-se em açúcares solú-

veis (mono e dissacarídeos) e lipídios são con-

vertidos em ácidos graxos de cadeia longa de

Carbono (C15 a C17) e Glicerina. Em particular, a

taxa de conversão de lipídios abaixo de 20o C

torna-se muito baixa (O’Rourke, 1968).

Acidogênese

Os compostos dissolvidos, gerados no proces-

so de hidrólise ou liquefação, são absorvidos

nas células das bactérias fermentati-

vas e, após a acidogênese, excretadas

como substâncias orgânicas simples

como ácidos graxos voláteis (AGV),

álcoois, ácido lático e compostos mi-

nerais (CO2, H2, NH3, H2S, etc.). A fer-

mentação acidogênica é realizada

por um grupo diversificado de bacté-

rias, das quais a maioria sendo facul-

tativas, torna-se importante nos sistemas de

tratamento anaeróbio de esgoto, porque o oxi-

gênio dissolvido eventualmente presente po-

deria se tornar uma substância tóxica.

Acetogênese

A acetogênese é a conversão dos produtos da

acidogênese em compostos que formam os

substratos para a produção de metano: aceta-

to, hidrogênio e dióxido de carbono. Uma fra-

Representação da mo-

lécula de Metano

2

ção de aproximadamente 70% da DQO origi-

nalmente presente converte-se em ácido acé-

tico, enquanto o restante da capacidade de

doação de elétrons é concentrado no hidrogê-

nio formado. Dependendo do estado de oxida-

ção do material orgânico a ser digerido, a for-

mação de ácido acético pode ser acompanha-

da pelo surgimento de dióxido de carbono ou

hidrogênio.

Metanogênese

A metanogênese, em geral, é o passo que limi-

ta a velocidade do processo de digestão como

um todo, embora a temperaturas abaixo dos

20oC a hidrólise possa se tornar também limi-

tante (Gujer e Zehnder, 1983). Metano é pro-

duzido pelas bactéria acetotróficas a partir da

redução de ácido acético ou pelas bactérias

hidrogenotróficas a partir da redução de dióxi-

do de carbono. Tem-se as seguintes reações

catabólicas:

(A) metanogênese acetotrófica: CH3COOH ->

CH4 + CO2

(b) metanogênese hidrogenotrófica: 4H2 + CO2

-> CH4 + 2H2O

As bactérias que produzem metano a partir de

hidrogênio crescem mais rapidamente que a-

quelas que usam ácido acético, de modo que

as metanogênicas acetotróficas geralmente

limitam a taxa de transformação de material

orgânico complexo presente no esgoto para

biogás.

Os diferentes grupos de bactérias que trans-

formam o material orgânico afluente têm to-

dos atividade catabólica e anabólica. Desse

modo, paralelo à liberação de diferentes pro-

dutos de fermentação, há a formação de novas

células, dando origem a quatro populações

bacterianas no digestor anaeróbio. Por conve-

niência, muitas vezes os três primeiros proces-

sos juntos são chamados de fermentação áci-

da, que deve ser completada com a fermenta-

ção metanogênica.

É importante também, ressaltar a capacidade

energética do Metano e o aproveitamento que

deve ser feito desta fonte de energia, segundo

Vanzin (2009) a geração de metano em depósi-

tos de resíduos sólidos no Brasil é da ordem de

Figura 1—-Resumo da sequência de processos na digestão anaeróbia

de macromoléculas complexas (os números referem-se a porcenta-

gens expressas como DQO)

3

945 milhões de metros cúbicos por ano que,

consideradas as perdas energéticas dos moto-

res à combustão, seriam capazes de disponibi-

lizar 2,1 TWh ou seja 2100 GWh, o suficiente

para alimentar uma cidade de 3,5 milhões de

habitantes.

Drenagem de Metano em aterro sanitário

Fontes: http://www.fae.edu/publicacoes/pdf/IIseminario/pdf_praticas/praticas_01.pdf // Van Haandel e Lettinga, 1994

Um sistema anaeróbio bastante utilizado é o

UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket ou Re-

ator Anaeróbio de Fluxo Ascendente). Esse tipo

de reator de manta de lodo no qual o efluente,

em seu movimento ascendente no reator,

atravessa uma camada de lodo biológico

biodegradador, é frequentemente empregado

para tratamento anaeróbio de águas

residuárias com baixos teores de sólidos

sedimentáveis. O emprego do meio anaeróbio

permite que o sistema UASB apresente as

vantagens já abordadas dos sistemas

anaeróbios com relação à custos e espaços,

porém sistemas anaeróbios normalmente

necessitam de pós-tratamento, pois

apresentam eficiência de 65 a 75% de remoção

de DBO e DQO. Sistemas UASB acompanhados

de pós-tratamento costumam ser altamente

eficientes em remoção de matéria orgânica e

espaço físico requerido.

Sistema UASB

4

Representação do funciona-

mento de um sistema UASB. É

possível observar o fluxo as-

cendente do efluente e as en-

tradas e saídas do sistema.

As Estações de Tratamento de Efluentes Compactas da BioProject têm desde sua concepção ao seu fun-

cionamento a mais alta preocupação com qualidade e compromisso em atender as necessidades de nos-

sos clientes.

A BioProject tem por princípio a dedicação, atenção, respeito e comprometimento em nossos negócios.

Buscando a solução ideal para o tratamento de água e efluentes que você precisa.

ETE Compacta BioProject

5

dâx É atàtÄ áx}t âÅ àxÅÑÉ wx cté? exáÑx|àÉ? ftØ@wx x cÜÉáÑxÜ|wtwxA dâx ÑÉáátÅÉá àxÜ ÅÉÅxÇàÉá yxÄ|éxá x ÜxyÄxà|Ü áÉuÜx É tÇÉ Öâx ÑtááÉâ x Åt|á âÅ tÇÉ Öâx ä|ÜöAAA

Wxáx}tÅÉá àtÅu°Å t àÉwÉá Åâ|àÉ fâvxááÉ444

Xáàxá áûÉ Éá á|ÇvxÜÉá äÉàÉá wt XÖâ|Ñx U|ÉcÜÉ}xvàXÖâ|Ñx U|ÉcÜÉ}xvàXÖâ|Ñx U|ÉcÜÉ}xvàXÖâ|Ñx U|ÉcÜÉ}xvà

Se interessou?Se interessou?Se interessou?Se interessou?

Acesse nosso site e confira nossos últimos editais...

www.bioproject.com.br

6